транспортная адсорбционная установка

Формула изобретения

Транспортная адсорбционная установка, содержащая компрессор с приводным электродвигателем, управляемым реле давления, подключенные последовательно к компрессору обратный клапан, теплообменник, два подсоединенных параллельно адсорбера с нормально открытыми отсечными клапанами на входе и нормально закрытыми клапанами продувки в нижней части, управляемыми электромагнитными вентилями, и обратными клапанами на выходе из каждого адсорбера, подключенную после обратных клапанов магистраль сухого воздуха с воздухосборником и параллельно обратным клапанам установленную между ними и адсорберами магистраль регенерационного воздуха с дросселем, электронный блок управления установкой, отличающаяся тем, что магистраль регенерационного воздуха снабжена со стороны выхода из каждого адсорбера по одному нормально закрытому отсечному клапану, управляемому электромагнитным вентилем, а параллельно ей между нормально закрытыми отсечными клапанами установлена вихревая труба, горячим концом подключенная через дроссель к нормально закрытым отсечным клапанам, холодным концом - к всасывающему патрубку компрессора, а патрубком подачи в вихревую трубу сжатого воздуха подсоединенная через нормально закрытый отсечной клапан, управляемый электромагнитным вентилем, к магистрали сухого воздуха, кроме того адсорбционная установка снабжена уравнительной магистралью, подключенной параллельно адсорберам и содержащей нормально закрытый отсечной клапан с дросселем.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к железнодорожному транспорту и касается систем снабжения сухим сжатым воздухом пневматических систем подвижного состава железнодорожного транспорта.

Известна транспортная адсорбционная установка, содержащая компрессор с приводным двигателем, управляемым реле давления, подключенные последовательно к компрессору обратный клапан, теплообменник, два подсоединенных параллельно адсорбера с отсечными клапанами на входе, клапанами продувки в нижней части, управляемыми электромагнитными вентилями, и обратными клапанами на выходе из каждого адсорбера, подключенные после обратных клапанов магистраль сухого воздуха с воздухосборником и параллельную обратным клапанам магистраль регенерации адсорберов с дросселем и отсечным клапаном, управляемым электромагнитным вентилем, электронный блок управления установкой (а.с. СССР №1675140, М. К³ В60Т 17/02, 1991, Бюл. №33).

Недостатком этой установки является следующее. При работе компрессора воздух осушается в одном из адсорберов, а в другом осуществляется регенерация абсорбента сухим воздухом. Для качественной регенерации его расход определяется величиной в 15...20% от количества осушенного в цикле воздуха, что в условиях дефицита сжатого воздуха на железнодорожном транспорте удорожает его производство.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является транспортная адсорбционная установка, содержащая компрессор с приводным электродвигателем, управляемым реле давления, подключенные последовательно к компрессору теплообменник, два подсоединенных параллельно адсорбера с отсечными клапанами на входе и клапанами продувки в нижней части, управляемыми электромагнитными вентилями, и обратными клапанами на выходе из каждого адсорбера, подключенную после обратных клапанов магистраль сухого воздуха с воздухосборником и параллельную обратным клапанам установленную между ними и адсорберами магистраль регенерационного воздуха с дросселем, электронный блок управления установкой. (Головач Ю.Н. Повышение надежности пневматических сетей локомотивов / Ю.Н.Головач, И.В.Скогорев, В.О.Кубил (Вестник Всеросс. н.-и. и проектно-конструкт. ин-та электровозостроения // ОАО "ВЭл-НИИ". - Новочеркасск, 2005, №2 (49). С.204-208).

Недостатком прототипа, как и рассмотренной выше установки, является неизбежный в соответствии с принципом действия установки значительный расход сухого воздуха на регенерацию адсорбера. Кроме того, в установке на момент включения компрессора и начала очередного цикла осушки сжатого воздуха отрегенерированный адсорбер находится под атмосферным давлением и его заполнение до рабочего происходит с большой скоростью, ухудшая качество осушки и интенсифицируя износ адсорбента. Это снижает эффективность установки и ее эксплуатационную надежность.

Задачей изобретения является повышение экономичности, эффективности и надежности адсорбционной установки.

Поставленная задача решается тем, что транспортная адсорбционная установка, содержащая компрессор с приводным электродвигателем, управляемым реле давления, подключенные последовательно к компрессору обратный клапан, теплообменник, два подсоединенных параллельно адсорбера с нормально открытыми отсечными клапанами на входе и нормально закрытыми клапанами продувки в нижней части, управляемыми электромагнитными вентилями, и обратными клапанами на выходе из каждого адсорбера, подключенную после обратных клапанов магистраль сухого воздуха с воздухосборником и параллельную обратным клапанам установленную между ними и адсорберами магистраль регенерационного воздуха с дросселем, электронный блок управления установкой, выполнена таким образом, что магистраль регенерации снабжена со стороны выхода из каждого адсорбера по одному нормально закрытому отсечному клапану, управляемому электромагнитным вентилем, а параллельно ей между отсечными клапанами установлена вихревая труба, горячим концом подключенная через дроссель к отсечным клапанам, холодным концом - к всасывающему патрубку компрессора, а патрубком подачи в вихревую трубу сжатого воздуха подсоединенная через нормально закрытый отсечной клапан к магистрали сухого воздуха. Кроме того, установка снабжена уравнительной магистралью, подключенной параллельно адсорберам и содержащей нормально закрытый отсечной клапан с дросселем.

В предложенной транспортной адсорбционной установке сжатый воздух из компрессора осушается в одном из адсорберов и направляется в магистраль сухого воздуха для использования потребителем. Одновременно в другом адсорбере осуществляется регенерация адсорбента. Для этого из магистрали сухого воздуха сжатый воздух подается в вихревую трубу, в которой разделяется на горячий и холодный потоки. Горячий поток поступает в регенерирующийся адсорбер. Поскольку повышенная температура и низкая относительная влажность являются движущей силой, то происходит более глубокая регенерация адсорбента и последующая более эффективная осушка воздуха. Холодная составляющая воздуха из вихревой трубы всасываются компрессором. Более низкая температура всасываемого воздуха снижает температурную напряженность компрессора, что улучшает его работу и повышает массовую производительность.

При остановке компрессора сорбционные процессы в адсорберах прекращаются, а порожний адсорбер, прошедший регенерацию, сообщается через отсечной клапан и дроссель с другим адсорбером, находящимся под полным рабочим давлением. За время стоянки компрессора отрегенерированный адсорбер наполняется сжатым воздухом с более низкой скоростью, чем если бы он был порожним, а второй адсорбер, заполненный лишь наполовину, перед началом регенерации разряжается в атмосферу. Это экономит воздух и уменьшает износ адсорбента из-за знакопеременных скоростей при наполнении и опорожнении адсорберов, что повышает экономичность, эффективность и надежность адсорбционной установки.

Изобретение поясняется чертежом, на котором представлена принципиальная пневматическая схема транспортной адсорбционной установки.

Установка содержит компрессор 1 с приводным электродвигателем 2, управляемым реле давления 3, подключенные к компрессору 1 обратный клапан 4, теплообменник 5, два подсоединенных параллельно адсорбера 6 и 7 с нормально открытыми клапанами 8 и 9 на входе и нормально закрытыми клапанами продувки 10 и 11 в нижней части, управляемыми электромагнитными вентилями соответственно 12...15, и обратными клапанами 16 и 17 на выходе из адсорберов соответственно 7 и 6. После обратных клапанов 16 и 17 подключена магистраль 18 сухого воздуха с воздухосборником 19. Между адсорберами 6 и 7 и обратными клапанами 17 и 16 параллельно им установлена магистраль 20 регенерационного воздуха с дросселем 21. Магистраль 20 регенерационного воздуха снабжена со стороны выхода из адсорбера 6 нормально закрытым отсечным клапаном 22, управляемым электромагнитным вентилем 23, а со стороны адсорбера 7 - нормально закрытым отсечным клапаном 24, управляемым электромагнитным вентилем 25. Параллельно магистрали 20 регенерационного воздуха между отсечными клапанами 22 и 24 подключена вихревая труба 26. Горячим концом вихревая труба 26 подсоединена через дроссель 21 к отсечным клапанам 22 и 24, холодным концом - к всасывающему патрубку компрессора 1, а патрубком 27 подачи в вихревую трубу 26 сжатого воздуха - к магистрали 18 сухого воздуха через нормально закрытый отсечной клапан 28, управляемый электромагнитным вентилем 29. Адсорбционная установка также оборудована уравнительной магистралью 30, подключенной к выходам из адсорберов 6 и 7 и содержащей дроссель 31 и нормально закрытый отсечной клапан 32, управляемый электромагнитным вентилем 33. Работа адсорбционной установки регламентируются электронным блоком управления 34.

Транспортная адсорбционная установка работает следующим образом. При первоначальном запуске компрессора 1, работающего в повторно-кратковременном режиме, или при его запуске при минимальном рабочем давлении с включением компрессора 1 по команде электронного блока управления 34 включаются, например, электромагнитные вентили отсечных клапанов 8, 24 и 28 и клапана продувки 11. Названные клапаны открываются и сжатый воздух от компрессора 1 через обратный клапан 4, теплообменник 5 и отсечной клапан 8 направляется в адсорбер 6, осушается там в слое адсорбента и через обратный клапан 17 поступает в магистраль 18 сухого воздуха и в воздухосборник 19 для использования потребителем. Одновременно сухой сжатый воздух поступает через открывшийся отсечной клапан 28 и через дроссель 21 в вихревую трубу 26, разделяется в ней на холодный и горячий потоки. Горячий поток с низкой относительной влажностью через отсечной клапан 24 направляется в адсорбер 7, регенерирует в нем адсорбент и отводится через клапан продувки 11 в атмосферу. Холодный поток поступает во всасывающий патрубок компрессора 1 и смешивается со всасываемым атмосферным воздухом, то есть утилизируется. Поскольку всасываемый воздух теперь имеет более низкую температуру, уменьшается температура сжатия и увеличивается массовая производительность компрессора. По достижении в магистрали 18 сухого воздуха максимального рабочего давления срабатывает реле давления 3, останавливается компрессор 1, блок управления 34 закрывает отсечные клапаны 28, 24 и 11, прекращая в адсорбере 7 процесс регенерации адсорбента, а открывает отсечной клапан 32. Адсорбер 6 уравнительной магистралью 30 через дроссель 31 и отсечной клапан 32 сообщается с адсорбером 7 и за время стоянки компрессора 1 давление в них медленным темпом выравниваются.

При достижении в магистрали 18 сухого воздуха минимального рабочего давления запускается компрессор 1, а блок управления 34 подает электрическое питание на вентили 13, 14, 23 и 29. Открываются клапан продувки 10, отсечные клапаны 9, 22 и 28. Теперь сжатый воздух от компрессора 1 поступает в адсорбер 7, осушается в нем и через обратный клапан 16 направляется в магистраль 18 сухого воздуха и в воздухосборник для использования потребителем. Одновременно сжатый воздух из магистрали 18 приходит в вихревую трубу 26, разделяется в ней и горячий поток через отсечной клапан 22 поступает в адсорбер 6, регенерирует адсорбент и через клапан продувки 10 отводится в атмосферу. Холодный поток направляется во всасывающий коллектор компрессора 1. При достижении максимального рабочего давления реле давления 3 останавливает компрессор 1, блок управления закрывает отсечные клапаны 9, 22 и 28 и клапан продувки 10, а открывает отсечной клапан 32. Адсорберы 6 и 7 сообщаются уравнительной магистралью 30 и во время стоянки компрессора давление в них выравнивается. В дальнейшем циклы работы компрессора и адсорберов повторяются по описанной схеме.

Предлагаемая транспортная адсорбционная установка более эффективна, поскольку в ней достигается более полная регенерация адсорбента за счет подогрева регенерационного воздуха в вихревой трубе. Одновременно за счет всасывания компрессором холодного воздуха из вихревой трубы уменьшается его тепловая напряженность и возрастает массовая производительность. Кроме того, в адсорбционной установке во время стоянки компрессора давление в адсорберах уравнивается. Вследствие этого после очередного включения компрессора и переключения адсорберов на противоположные режимы заполнение адсорбера до максимального рабочего давления и опорожнение второго адсорбера происходит с более низкими скоростями, что также повышает эффективность осушки и срок службы адсорбента.